万有引力理论的成就课件 2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

高中物高中物理理学学习习目目标标及任及任务务一、了解万有引力定律在天文学上的重要一、了解万有引力定律在天文学上的重要应应用用二、会用万有引力定律二、会用万有引力定律计计算天体算天体质质量量三、掌握运用万有引力定律三、掌握运用万有引力定律处处理天体理天体问题问题的思路和方的思路和方法法高中物高中物理理太阳与行太阳与行星星 间间的引的引力力r 2F Mm向心力公向心力公式式开普勒第三定开普勒第三定律律力的作用的相互力的作用的相互性性r 2F G Mm卡文迪什扭秤卡文迪什扭秤实验实验测测得引力常量得引力常量G知知识识回回顾顾称量地球称量地球质质量的量的人人高中物高中物理理你能你能测测出出我我的的质质量量吗吗？G=mgF向向FROORwORROwm高中物高中物理理称量地球的称量地球的质质量量若不考若不考虑虑地球自地球自转转的影响，物体所受的重力等于地球的影响，物体所受的重力等于地球对对物物 体的引力体的引力。R2mg G MmGM2gR还还有其他方法有其他方法计计算地球算地球质质量量吗吗？高中物高中物理理rmM F称量地球的称量地球的质质量量F 引 Fnr 2F GMm引42rFn mT2T 2r 2GMm42 r m42 r 3M GT 2月球绕地球公转 的周期为T，轨道 半径为r高中物高中物理理思路二（重力加速度法）：中心天体表面上物体的重力与所受万 有引力相等。1、计计算中心天体的算中心天体的质质量量思路一（环绕法）：将行星绕恒星的运动、卫星绕行星的运动视 为匀速圆周运动，所需向心力是由万有引力提供的。r 2T 2MmG42 r mR2Mmmg G高中物高中物理理如何如何计计算太阳的算太阳的质质量量太阳作太阳作为为中心天体中心天体M环绕环绕天体天体m求解思路：求解思路：环绕环绕天体的向心力由中心天体天体的向心力由中心天体对对其万有其万有引引 力提力提供供具体方法具体方法：2r 2)rTG Mm m(2GT 242 r 3M 高中物高中物理理当天体的卫星环绕天体表面做匀速圆周运动时，其轨道半径r约等于天体的半径R，则天体的平均密度为GT 23343rGT 2 R3Mm423rG mr2T 2 M R3R为为中心天中心天体体 的半的半径径r为卫为卫星运行星运行轨轨 道的半道的半径径高中物高中物理理2、发现发现未知天未知天体体海海王王星星的的发发现现：在18世纪，人们已经知道太阳系有7个行星，其中1781年发现的 第七个行星天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的有比较 大的偏离.当时有人推测，在天王星轨道外面还有一个未发现的行星，它对天王 星的作用引起了上述偏离。英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家 勒维耶根据天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出这颗新行 星的轨道。1846年9月23日晚，德国的加勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗 新行星。后来，天文学家把这个行星叫做海王星.预预言哈雷彗星回言哈雷彗星回归归：英国天文学家哈雷依据万有引力定律，用一年时间计算24颗 彗星的轨道，并大胆猜测在1531年、1607年、1682年出现的三颗彗星是同一颗星，周期约为76年。海王星的发现和哈雷彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位。高中物高中物理理例1：（1）开普勒第三定律指出：行星绕太阳运动椭圆轨道的半k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动简化成 圆周运动处理，请你推导出太阳系中该常量k的表达式（已知引 力常量为G，太阳的质量为M）；（2）开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的 引力系统（如地月系统）都成立。经测定月地距离为3.84108m，月球绕地球运动的周期为2.36106s，地球半径取6400km，试估 算地球的质量M和平均密度。（G=6.6710-11Nm2/kg2，计算结 果均保留一位有效数字）k，T 23长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方之比是定值，即 a高中物高中物理理（1）根据牛顿第二定律：（2）在地月系统中2)aTG Mm m(2T 2a 2a3k GMk 42Mm2r 2)rT(2月G 地月 m24 6 10kgGT 242 r 3M 地 3 5103 kg/m3MVM4R3高中物高中物理理例2：某星球的半径为R，表面的重力加速度为g，引力常量为G，则该星球的平均密度为（）C3gA4R2G3gB4RGgRGgD R 2GR2mg G MmG2M gR在星球附近4GR3gB34R 3V 高中物高中物理理作作业业：完成：完成课课后后练练习习小小结结1.1.了解了万有引力定律在天文学中具有的重要意了解了万有引力定律在天文学中具有的重要意义义2.2.掌握了掌握了应应用万有引力定律解决天文学中用万有引力定律解决天文学中问题问题的两条思的两条思路路